CN109048116A

CN109048116A - H40Ni45Cr35Nb焊丝及其生产工艺

Info

Publication number: CN109048116A
Application number: CN201810709307.7A
Authority: CN
Inventors: 华大凤; 刘威; 邵兴明; 陈杰
Original assignee: JIANGSU XINHUA ALLOY ELECTRIC APPARATUS CO Ltd
Current assignee: JIANGSU XINHUA ALLOY ELECTRIC APPARATUS CO Ltd
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-12-21

Abstract

本发明提供的一种H40Ni45Cr35Nb焊丝，其各成分的重量百分比含量为：C为0.40%~0.45%，Si为1.0%~1.5%，S为≤0.015%，P为≤0.020%，Mn为≤1.2%，Cr为33.0%~37.0%，Ni为44.0%~47.0%，Nb为0.5%~1.5%，余量为Fe；其生产工艺包括：备料、真空冶炼、电渣重熔、锻造、热轧、热处理、冷拉和检验。本发明的H40Ni45Cr35Nb焊丝生产工艺可以制得具有较高塑性和焊接性能良好的较细焊丝，成材率高，耐腐蚀且高温抗氧化能力优异，满足石油化工行业对于电解管、流体管等焊接的要求。

Description

H40Ni45Cr35Nb焊丝及其生产工艺

技术领域

本发明涉及特种焊丝技术领域，特别是涉及一种适合化工行业管道焊接的H40Ni45Cr35Nb焊丝及其生产工艺。

背景技术

石油、化工领域会使用大量的管道，比如电解管、化工液体流体管等，管道在安装时需要将管道一段段的焊接起来，焊丝就是管道焊接的关键材料。对于这些应用领域，除了焊接性能，焊丝的力学强度、耐高温性能以及耐腐蚀性能要求非常高。Ni45Cr35Nb镍基合金，有很好的耐高温性能，可以制成焊丝用于修复耐高温金属材料。但是目前的Ni45Cr35Nb合金中铬元素含量较高，铝、钛等元素含量较低，因此Ni45Cr35Nb合金加工塑性较差，是一种难变形的高温焊丝材料，一般用于制造较粗的焊丝，焊丝较细时成材率极低。所以，有必要对现有的Ni45Cr35Nb镍基合金通过优化成分搭配和合金元素作用，并通过合理的生产工艺和热处理制度提高其焊接性能并能满足石油、化工领域的管道焊接需求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种对合金成分、制造工艺进行优化，可以满足石油、化工领域的管道焊接需求的特种合金焊丝制备方法。

为达到本发明的目的，本发明的一种H40Ni45Cr35Nb焊丝，各成分的重量百分比含量为：C为0.40%~0.45%，Si为1.0%~1.5%，S为≤0.015%，P为≤0.020%，Mn为≤1.2%，Cr为33.0%~37.0%，Ni为44.0%~47.0%，Nb为0.5%~1.5%，余量为Fe。

优选的，所述的H40Ni45Cr35Nb焊丝的成分及重量百分比含量为：C为0.40%~0.45%，Si为1.2%~1.4%，S为≤0.015%，P为≤0.020%，Mn为≤1.2%，Cr为34.0%~36.5%，Ni为44.5%~46.0%，Nb为0.5%~1.2%，余量为Fe。

根据本发明的另一目的，本发明还提出上述的H40Ni45Cr35Nb焊丝的生产工艺，该H40Ni45Cr35Nb焊丝的生产工艺包括如下步骤：

A.备料：按设计成分配料，材料表面抛光或磨光，烘烤；

B.真空冶炼： Ni板碳脱氧，锰及脱氧小料装入料斗中，熔炼真空度小于5帕，精炼真空度小于1帕，精炼温度1440-1460℃，精炼后来回摇倾炉二至三次，加入微量元素Al、Ni-Mg脱氧搅拌均匀，出钢温度1460-1480℃，浇注电极后期补缩，出模并清理打磨干净表面无杂质；

C.电渣重熔：采用3:7渣系（CaF₂ 70%+Al₂O₃ 30%）烘烤后使用，执行电渣重熔工艺；

D.锻造：低于700℃进炉，电炉加热温度1150℃~1180℃，保温2.3-2.8h，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥980℃；回火；

E.盘条热轧；

F.热处理：盘条低于700℃装炉，热处理制度1140~1160℃，保温0.8~1.5h，水冷却；

G.冷拉：采用现有的冷拉工艺，将盘条多道次拉拔（拉拔-退火-拉拔）逐步拉细，直至直径≤1.6㎜；

H.检验：包括其尺寸、表面质量、探伤、化学分析。

优选的，所述的步骤D中还包括UT检验和缺陷切除。

再优选的，所述的步骤G中，具体拉拔道次为：Φ10㎜-Φ9㎜-Φ8㎜（*）-Φ7㎜-Φ6㎜-Φ5.5㎜（*）-Φ4.5㎜-Φ4㎜-Φ3.5㎜（*）-Φ2.8㎜-Φ2.5㎜-Φ2㎜-Φ1.9㎜（*）-Φ1.6㎜，其中，（*）为退火道次。

本发明的H40Ni45Cr35Nb焊丝中各化学元素的对焊丝的性能影响如下：

（1）Si元素：在焊缝的表面形成氧化膜，提高焊缝在高温时的抗氧化性，同时还是良好的脱氧剂，并可以增加熔渣和熔化金属的流动性。

（2）Mn元素：良好的脱硫剂，同时也是固溶强化元素，可以提高焊缝的强度和硬度。

（3）Cr元素：高温抗氧化性能和耐蚀能力的关键元素，在高温形成的保护氧化膜主要由Cr2O3组成，以Cr2O3为主的氧化膜较致密，附着性也较强，可以保证合金在高温下长期使用。

（4）Ni元素：Ni与其他元素形成奥氏体晶格，高温不发生相变，在高温下稳定性好。Ni为奥氏体化元素，可以提供良好的综合性能，高温下可以与Cr形成固溶体，具有比较高的高温强度，在常温时具有高的塑性，良好的加工工艺性能。

（5）Fe元素：固溶强化元素，与Ni形成固溶体。

（6）Nb元素：与Ni形成中间化合物强化相，具有较高的高温强度、耐蚀性。

与现有技术相比，本发明的H40Ni45Cr35Nb焊丝对合金成分中的Si和Mn元素进行了严格的控制，有利于提高材质的塑性，便于将合金加工成较细的焊丝， Ni、Cr、Nb这三个主要元素的配比保证了焊丝的焊接性能；采用真空冶炼＋电渣双联的冶炼工艺以提高纯净度和脱气效果，使得合金锭的质量和性能得到改进，增强塑性和冲击韧性，从而提高了将合金锭加工成较细焊丝的成材率。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

实施例1：

本实施例的H40Ni45Cr35Nb焊丝，元素组成及重量百分比含量为：C为0.40%，Si为1.0%，S为0.015%，P为0.020%，Mn为0.85%，Cr为33.0%，Ni为44.0%，Nb为0.5%，余量为Fe。

实施例2：

本实施例的H40Ni45Cr35Nb焊丝，各成分的重量百分比含量为：C为0.45%，Si为1.5%，S为0.015%，P为0.020%，Mn为1.2%，Cr为37.0%，Ni为47.0%，Nb为1.5%，余量为Fe。

实施例3：

本实施例的H40Ni45Cr35Nb焊丝，各成分的重量百分比含量为：C为0.42%，Si为1.2%，S为0.015%，P为0.015%，Mn为1.0%，Cr为35.0%，Ni为45.5%，Nb为1.0%，余量为Fe。

具体的，本发明的制备上述实施例的H40Ni45Cr35Nb焊丝的生产工艺包括以下步骤：

A.备料：根据设计成分及其重量百分比进行配料，材料表面抛光或磨光，烘烤；

B.真空冶炼，具体步骤为：小块Ni板→脱氧碳1/3→同钢种返回→脱氧Mn1/4→Fe→1/2Ni→JW、JMo装中上部→Ni1/2→VFe，锰及脱氧小料按照顺序装入料斗中，熔炼真空度小于5帕，精炼真空度小于1帕，精炼温度1440-1460℃，精炼时间：100㎏真空炉大于25分钟，来回摇倾炉二至三次，加入微量元素Al、Ni-Mg脱氧搅拌均匀，出钢温度1460-1480℃，浇注38㎏电极后期补缩充分2分钟，大于15分钟出模，数量6支电极，标识炉号检验合格流转，清理打磨干净表面无杂质；

C.电渣重熔：采用3:7渣系（CaF₂ 70%+Al₂O₃ 30%）烘烤后使用，进行电渣重熔；

D.锻造：低于700℃进炉，电炉加热温度1150℃~1180℃，保温2.5h，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥980℃，开锻时轻打，待有一定变形量时再重打，锻造成45㎜x45㎜的方形合金坯，并进行UT检验，缺陷切除；

E.热轧：将合金坯表面修磨后进行热轧，热轧成φ10㎜盘条；

F.热处理：盘条低于700℃装炉，热处理制度1140~1160℃，保温1h，水冷却；

G.冷拉：采用冷拉+退火+冷拉多道次拉拔工艺，按照丝材直径：φ10㎜-φ9㎜-φ8㎜（*）-φ7㎜-φ6㎜-φ5.5㎜（*）-φ4.5㎜-φ4㎜-φ3.5㎜（*）-φ2.8㎜-φ2.5㎜-φ2㎜-φ1.9㎜（*）-φ1.6㎜，依次进行拉丝；其中，（*）表示退火道次；

H.检验：包括其尺寸、表面质量、探伤、化学分析。

各实施例制得的H40Ni45Cr35Nb焊丝抽样测试结果如下表1：

表1：H40Ni45Cr35Nb焊丝性能测试结果

本发明的H40Ni45Cr35Nb焊丝对合金成分中的Si和Mn元素进行了严格的控制，有利于提高材质的塑性，便于将合金加工成较细的焊丝， Ni、Cr、Nb这三个主要元素的配比保证了焊丝的焊接性能；采用真空冶炼＋电渣双联的冶炼工艺以提高纯净度和脱气效果，使得合金锭的质量和性能得到改进，增强塑性和冲击韧性，从而提高了将合金锭加工成较细焊丝的成材率；焊丝具有优异的力学性能、耐蚀性及抗高温氧化性能，满足石油化工行业对于电解管、流体管等焊接的要求。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种H40Ni45Cr35Nb焊丝，其特征在于，所述焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.40%~0.45%，Si为1.0%~1.5%，S为≤0.015%，P为≤0.020%，Mn为≤1.2%，Cr为33.0%~37.0%，Ni为44.0%~47.0%，Nb为0.5%~1.5%，余量为Fe。

2.如权利要求1所述的一种H40Ni45Cr35Nb焊丝，其特征在于，所述焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.40%~0.45%，Si为1.2%~1.4%，S为≤0.015%，P为≤0.020%，Mn为≤1.2%，Cr为34.0%~36.5%，Ni为44.5%~46.0%，Nb为0.5%~1.2%，余量为Fe。

3.一种制备如权利要求1或2所述的H40Ni45Cr35Nb焊丝的生产工艺，其特征在于，所述焊丝的生产工艺包括如下步骤：

A.备料：按设计成分配料，材料表面抛光或磨光，烘烤；

C.电渣重熔：采用3:7渣系烘烤后使用，执行电渣重熔工艺；

E.盘条热轧；

G.冷拉：采用现有的冷拉工艺，将盘条多道次拉拔（拉拔-退火-拉拔）逐步拉细，直至直径≤1.6㎜；以及，

H.检验：包括其尺寸、表面质量、探伤、化学分析。

4.如权利要求3所述的一种H40Ni45Cr35Nb焊丝的生产工艺，其特征在于，所述的步骤D中还包括UT检验和缺陷切除。

5.如权利要求3所述的一种H40Ni45Cr35Nb焊丝的生产工艺，其特征在于，所述的步骤G中，具体拉拔道次为：Φ10㎜-Φ9㎜-Φ8㎜（*）-Φ7㎜-Φ6㎜-Φ5.5㎜（*）-Φ4.5㎜-Φ4㎜-Φ3.5㎜（*）-Φ2.8㎜-Φ2.5㎜-Φ2㎜-Φ1.9㎜（*）-Φ1.6㎜，其中，（*）为退火道次。